閆俊華　　　　　　　　屈家樹(shù)　　　　　韋　琴

　　(中國(guó)科學(xué)院華南植物研究所　廣州　510650)　　　　(廣東省林業(yè)廳)　　 (西南農(nóng)業(yè)大學(xué))

　　
　　摘要　針對(duì)廣東省的水資源環(huán)境問(wèn)題,分析了森林在改善水資源環(huán)境中的作用,然后通過(guò)數(shù)學(xué)方法對(duì)廣東省3種生態(tài)公益林改善水資源環(huán)境的效益進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算,在此基礎(chǔ)上提出了改善廣東省水資源環(huán)境的措施――加強(qiáng)保護(hù)闊葉林,加快改造針葉林,走興林治水之路。
　　關(guān)鍵詞　林業(yè)　水資源　水土流失　生態(tài)公益林

　　1　廣東省的水資源環(huán)境

　　1.1　廣東省的水土流失及其現(xiàn)狀
　　 廣東省地處熱帶和南亞熱帶,其特殊的地理環(huán)境特征易發(fā)生水土流失,是中國(guó)境內(nèi)水土流失最嚴(yán)重的地質(zhì)―地貌單元。促使其水土流失的自然因素有:(1)大面積的低山和丘陵;(2)成土的母質(zhì)主要是花崗巖和砂巖風(fēng)化土,其風(fēng)化殼深厚,土層疏松;(3)降水強(qiáng)度大,尤其是臺(tái)風(fēng)雨;(4)熱量在季節(jié)上分配相對(duì)平均,而降水量在季節(jié)上差異非常大,干季足夠的熱量輸入對(duì)干燥的地表起著疏松作用,有助于加大雨季的水土流失。
　　 據(jù)20世紀(jì)50年代初統(tǒng)計(jì),廣東省的水土流失面積為7 444 km²,約占全省總面積的3.5%,到80年代上半期已增加到17 070 km²,占全省總面積的9.6 %。這30年間因水土流失導(dǎo)致淤積山塘水庫(kù)800多座,每年通航里程減少616 km。70年代以來(lái),全省有9.2萬(wàn)hm²農(nóng)田受到水土流失的危害。近10年,廣東省森林覆蓋率增加,水土流失面積也相應(yīng)減少,但目前仍有8 650 km²的水土流失面積。
　　 另外,廣東省的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、住宅、旅游開(kāi)發(fā)等方面的建設(shè)項(xiàng)目也常常加劇水土流失,而且其速率呈迅速上升的趨勢(shì),但迄今為止,這類工程建設(shè)引發(fā)的水土流失尚未引起應(yīng)有的重視。90年代以來(lái),廣東省每年因人為因素造成的新的水土流失面積高達(dá)500~600 km²。

　　1.2　廣東省的森林覆蓋率及其與珠江水患的關(guān)系
　　 據(jù)史書(shū)上記載,在殷末周初,廣東全境山川糾結(jié),森林密蓋,到處林海茫茫,茂林修竹,人們依山傍水結(jié)寨而居。珠江流域在歷史上同樣是森林茂密、山青水秀之地。如《新修方州府志》(1673年)記載:"番禺以東至從化,皆深山大林,或窮日行無(wú)人跡。至于香山(中山)、新會(huì)、新寧(臺(tái)山),林木之多不可勝計(jì)"。又如《廣東新語(yǔ)》(1700年)中有:"西寧(郁南)在萬(wàn)山中,樹(shù)木叢翳……其古木數(shù)百年不見(jiàn)斤斧……西寧稻田所以美,以其水多,多水系于多林木也"。但后來(lái)隨著人口的增加,人類活動(dòng)的破壞,使得森林覆蓋率逐漸減少,到1949年,廣東的原始森林幾乎破壞殆盡。從1975~1984年短短的10年時(shí)間內(nèi),森林覆蓋率就從38%猛降至27%。從1986年開(kāi)始,廣東省采取一系列綠化措施,到1997年底,森林覆蓋率達(dá)56.6%。
　　 森林植被被破壞后,喪失了對(duì)洪水和洪峰的調(diào)節(jié)能力,導(dǎo)致了珠江水災(zāi)頻繁發(fā)生。1915年,整個(gè)珠江發(fā)生全流域大洪水,死傷10萬(wàn)余人,災(zāi)民近400萬(wàn),廣州市水淹7晝夜。1994年,再暴發(fā)全流域大洪水,受災(zāi)人口926萬(wàn),傷亡5 600多人,直接經(jīng)濟(jì)損失210多億元。從1864年迄今130多年中,東江共發(fā)生過(guò)30次大水,其中森林植被破壞比較嚴(yán)重的1959,1964,1966,1979年的4場(chǎng)洪水最猛烈。珠江流域所發(fā)生的洪澇災(zāi)害不能不令人反思,探討森林植被的覆蓋率與洪水發(fā)生的關(guān)系已刻不容緩。

　　1.3　廣東省江河污染現(xiàn)狀
　　 省水利廳于1999年10月中旬發(fā)布的廣東省水資源公報(bào)指出:水質(zhì)性缺水成為廣東水資源供需的主要矛盾,并呈逐步蔓延的趨勢(shì)。公報(bào)對(duì)廣東省主要河流水質(zhì)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)指出,1998年全省受污染河段長(zhǎng)度比上年增加,水資源總體質(zhì)量呈下降趨勢(shì)。污染嚴(yán)重的河段有茂名小東江、揭陽(yáng)楓江、惠州淡水河、東莞運(yùn)河及廣州前后航道等,均已超III類水質(zhì),有的甚至全年為V類水質(zhì),完全失去了飲用水功能。據(jù)分析,一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)由于工業(yè)發(fā)展和人口增長(zhǎng),工業(yè)和城市生活污水增長(zhǎng)迅速,水污染總體加重。同時(shí),由于森林覆蓋率較低,調(diào)節(jié)河川徑流量功能不強(qiáng),導(dǎo)致枯水期部分河段流量大大減少,河水自凈能力減弱,污水大量滯停河中,使飲用水源受污染,水廠則無(wú)法正常供水,從而發(fā)生嚴(yán)重的水質(zhì)性缺水。

　　2　森林在改善水資源環(huán)境中的作用

　　2.1　防止土壤流失
　　 森林一方面通過(guò)根系固結(jié)土壤,使土壤免受侵蝕;另一方面通過(guò)對(duì)降水的截持,減少和調(diào)節(jié)地表徑流,從而防止土壤流失。森林通過(guò)林冠層、活地被物層和凋落物層對(duì)降水和徑流的調(diào)節(jié),基本上消除了雨滴對(duì)表土的濺蝕和地表徑流的侵蝕作用,因而具有顯著的防止水土流失效能。周國(guó)逸等(1997)對(duì)廣東省小良水保站的有林區(qū)與裸地地表侵蝕對(duì)比研究表明:裸地的降雨侵蝕率是混交林的228.1倍,徑流侵蝕率是混交林的31.9倍。不同類別的森林對(duì)防止土壤流失的功能也有差異,據(jù)夏自謙(1994)對(duì)闊葉林和針葉林樣地進(jìn)行對(duì)比測(cè)定,針葉林的徑流侵蝕率是闊葉林的2.44倍。通過(guò)小良水保站10年(1984~1993)的觀測(cè),得出針闊葉混交林的泥沙流失量年平均為0.18t/hm²。關(guān)于森林防止土壤流失的功能,國(guó)內(nèi)外已取得了大量的研究成果,普遍認(rèn)為,森林調(diào)節(jié)地表徑流、防止土壤侵蝕、減少?gòu)搅髂嗌车男б媸秋@著的。

　　2.2　涵養(yǎng)水源
　　 森林涵養(yǎng)水源的效能是通過(guò)林冠截留、凋落物層持水和土壤貯水等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。林冠截留量可用集水區(qū)、小流域或區(qū)域的水量平衡法求得。林冠截留作為對(duì)輸入森林生態(tài)系統(tǒng)水分調(diào)節(jié)的起點(diǎn)歷來(lái)是研究的熱點(diǎn),國(guó)內(nèi)外在這方面積累了大量的研究資料。其結(jié)果表明:溫帶針葉林的林冠截留占年降水量的20%~40%,亞熱帶杉木林、馬尾松林和針闊葉混交林林冠截留分別占年降水量的15%,25%和30%,對(duì)我國(guó)不同氣候帶及其相應(yīng)的森林植被類型林冠截留分析表明,截留率變動(dòng)范圍在11.4%~34.3%,變動(dòng)系數(shù)為6.68%~55.05%。
　　 凋落物層持水量通常采用量測(cè)法求得。鄧世宗在廣西里駱生態(tài)站測(cè)定杉木林下、常綠闊葉林下的凋落物層最大持水量分別是自身重量的3.35倍和4.58倍。我國(guó)的研究結(jié)果認(rèn)為,凋落物層持水量可達(dá)自身干重的2倍~4倍,各種森林凋落物層的最大持水率平均為309.54%。筆者對(duì)鼎湖山處于同一演替系列的3種森林類型的凋落物層含水量進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果表明,地帶性群落季風(fēng)常綠闊葉林最大,針闊葉混交林次之,處于演替初期的針葉林最小,分別為其自身重量的58.1%,42.1%和21.6%。
　　 土壤貯水量一般選取0~100 cm的土層作為研究對(duì)象,既可采用中子水分儀進(jìn)行測(cè)量,也可根據(jù)森林土壤非毛細(xì)管度進(jìn)行推算,因?yàn)樯滞寥赖馁A水能力主要取決于土壤的非毛細(xì)管度,且與土壤的非毛細(xì)管度成正比。不同的森林類型的土壤,其土壤的非毛細(xì)管度差異較大,因此,其土壤的貯水能力大大不同。鼎湖山針闊葉混交林和針葉林的非毛細(xì)管度分別為54.2%和38.5%,因此,針闊葉混交林土壤的貯水能力是針葉林的1.4倍。
　　 根據(jù)集水區(qū)1993~1998年的觀測(cè)資料,鼎湖山針闊葉混交林平均每年比裸地增加有效徑流量為501.3 m³/hm²,針葉林比裸地增加有效徑流量為278.8 m³/hm²,因此,針闊葉混交林增加的有效徑流量是針葉林的1.8倍。

　　2.3　凈化水質(zhì)
　　 森林改變水質(zhì),維持生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)。目前,在歐美各國(guó)關(guān)于森林與水質(zhì)的關(guān)系研究較多,國(guó)內(nèi)的研究處于摸索階段,研究成果較少。降水在經(jīng)過(guò)森林流域時(shí),一方面可以使土壤、巖石風(fēng)化物和生物遺體上的各種有機(jī)物質(zhì),以及降落在植物體表面或地面上的大氣浮游物質(zhì)等溶解、淋洗,從而增加水中各種化學(xué)成分;另一方面降水通過(guò)森林流域形成溪流的過(guò)程中,又可能除去某些溶解成分,下滲水中的成分也可能被土壤吸收或通過(guò)離子交換而除去。國(guó)內(nèi)外研究表明,采伐破壞了森林生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán),尤其是破壞了樹(shù)木生長(zhǎng)對(duì)氮的吸收,使河水中氮的含量顯著增加,同時(shí)對(duì)其它的化學(xué)組分也產(chǎn)生一定的影響。
　　 根據(jù)鼎湖山森林生態(tài)系統(tǒng)定位站對(duì)鼎湖山季風(fēng)常綠闊葉林、針闊葉混交林和針葉林3個(gè)集水區(qū)水質(zhì)進(jìn)行分析,結(jié)果表明,季風(fēng)常綠闊葉林和針闊葉混交林具有良好的水質(zhì)貯濾效應(yīng),使得流出該區(qū)域的水質(zhì)量高,達(dá)到國(guó)家地面水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的Ⅰ類飲用水,針葉林的水質(zhì)相對(duì)較差,但絕大多數(shù)也達(dá)到國(guó)家地面水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的Ⅱ類飲用水。目前,鼎湖山附近的居民、企事業(yè)單位和工業(yè)(包括鼎湖山礦泉水廠和藍(lán)帶啤酒廠)用水幾乎全部來(lái)自森林的貯濾水。

　　3　廣東省幾種生態(tài)公益林改善水資源環(huán)境價(jià)值計(jì)量
　　 廣東省生態(tài)公益林的林分和疏林中,馬尾松林、針闊葉混交林和闊葉林占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。據(jù)廣東省林業(yè)廳1999年統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù),馬尾松林面積為103.66萬(wàn)hm²,針闊葉混交林面積為25.88萬(wàn)hm²,闊葉林面積為57.59萬(wàn)hm²,分別占林分和疏林總面積的43.3%,10.8%和24.1%。本文運(yùn)用鼎湖山森林生態(tài)系統(tǒng)定位站和小良水土保持站多年的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)廣東省生態(tài)公益林中馬尾松林、針闊葉混交林和闊葉林改善水資源環(huán)境進(jìn)行計(jì)量評(píng)價(jià),并采用同等功能的價(jià)值替代法進(jìn)行貨幣計(jì)量。

　　3.1　防止土壤流失價(jià)值
　　 據(jù)小良水土保持站測(cè)定(1984~1993),裸地的泥沙流失量年平均為52.3 t/hm²,而馬尾松林、針闊葉混交林和闊葉林分別為1.76,0.18,0 t/hm²。若無(wú)森林存在,土壤流入水庫(kù),減少庫(kù)容,因此防止土壤流失效益可采取重置成本法進(jìn)行計(jì)算,即防止土壤流失效益與興建等庫(kù)容的費(fèi)用相同。按照現(xiàn)在單位庫(kù)容造價(jià),即6.713 987元/t,則廣東省生態(tài)公益林中3種林型防止土壤流失的經(jīng)濟(jì)效益分別為:
　　 馬尾松林=(52.3-1.76)t/hm²×103.66萬(wàn)hm²×6.713 987元/t=35 174.419萬(wàn)元,
　　 針闊葉混交林=(52.3-0.18) t/hm²×25.88萬(wàn)hm²×6.713 987元/t=9 056.266 1萬(wàn)元,
　　 闊葉林=52.3 t/hm²×57.59萬(wàn)hm²×6.713 987元/t=20 222.24萬(wàn)元。

　　3.2　涵養(yǎng)水源價(jià)值
　　 根據(jù)鼎湖山森林生態(tài)系統(tǒng)定位站3個(gè)集水區(qū)1993~1998年的觀測(cè)資料,鼎湖山闊葉林比裸地增加有效徑流量為612.6 m³/hm²,針闊葉混交林平均每年比裸地增加有效徑流量為 501.3 m³/hm²,針葉林比裸地增加有效徑流量為278.8 m³/hm²。根據(jù)廣東省農(nóng)業(yè)用水成本為0.5元/m³計(jì),則廣東省生態(tài)公益林中3種林型涵養(yǎng)水源的經(jīng)濟(jì)效益分別為:
　　 馬尾松林=278.8 m³/hm²×103.66 萬(wàn)hm²×0.5 元/m³=14 450.204 萬(wàn)元,
　　 針闊葉混交林=501.3 m³/hm²×25.88 萬(wàn)hm²×0.5 元/m³=6 486.822 萬(wàn)元,
　　 闊葉林=612.6 m³/hm²×57.59 萬(wàn)hm²×0.5 元/m³=17 639.817 萬(wàn)元。

　　3.3　凈化水質(zhì)價(jià)值
　　 目前,要把水庫(kù)、江河蓄水凈化為Ⅰ類水質(zhì),所花費(fèi)用平均為0.55元/m³;凈化為Ⅱ類水質(zhì)所花費(fèi)用平均為0.35元/m³。廣東省生態(tài)公益林中3種林型凈化水質(zhì)的經(jīng)濟(jì)效益分別為:
　　 馬尾松林=278.8 m³/hm²×103.66 萬(wàn)hm²×0.35 元/m³=10 115.142 萬(wàn)元,
　　 針闊葉混交林=501.3 m³/hm²×25.88 萬(wàn)hm²×0.55 元/m³=7 135.504 2 萬(wàn)元,
　　 闊葉林=612.6 m³/hm²×57.59 萬(wàn)hm²×0.55 元/m³=19 403.798 萬(wàn)元。

　　4　改善廣東省水資源環(huán)境的途徑

　　4.1　加強(qiáng)闊葉林的保護(hù)
　　 由以上的數(shù)據(jù)可以看出,闊葉林改善水資源環(huán)境的功能最優(yōu)越,高于針闊葉混交林和針葉林,尤其在涵養(yǎng)水源方面,闊葉林增加的有效徑流量是針葉林的2倍多。據(jù)研究報(bào)導(dǎo),闊葉林的生物量和多樣性指數(shù)均遠(yuǎn)高于其它林型,在養(yǎng)分循環(huán)、凈化空氣以及小氣候等方面均表現(xiàn)了良好的生態(tài)功能。因此,加強(qiáng)闊葉林的保護(hù),發(fā)揮其多方面的生態(tài)效益作用,有利于改善廣東省的水資源環(huán)境。

　　4.2　加快針葉林的改造
　　 由上述的數(shù)據(jù)可以看出,林相單一的針葉林,其改善水資源環(huán)境的能力較差,可見(jiàn),森林生態(tài)效益發(fā)揮的大小,最關(guān)鍵的因子在于林相的結(jié)構(gòu)。廣東省林業(yè)用地面積有1 068.9萬(wàn)hm²,約占土地總面積的60.1%,到1993年止,全省有林地面積由1985年的463.7萬(wàn)hm²提高到864.9萬(wàn)hm²,森林覆蓋率由26.7%提高到53.7%。但全省林分中針葉林占52.3%,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,生態(tài)功能也較差,若長(zhǎng)期下去,森林的生態(tài)功能將難于發(fā)揮,經(jīng)濟(jì)效益也將不斷下降。因此,加快針葉林的改造是促使廣東省林業(yè)走上新臺(tái)階的主攻方向。廣東省地跨中亞熱帶、南亞熱帶和北熱帶三個(gè)氣候帶,水熱充沛,原生森林群落為亞熱帶常綠季雨林或熱帶季雨林,即是以闊葉樹(shù)種為主的多樹(shù)種的復(fù)層混交林類型,生態(tài)公益林的營(yíng)造應(yīng)以此為模擬對(duì)象。在布局上必須根據(jù)其自然地理?xiàng)l件、社會(huì)環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況等需要作出科學(xué)合理的安排。此外,為了充分發(fā)揮其生態(tài)效益,在樹(shù)種結(jié)構(gòu)上應(yīng)使其恢復(fù)和改造為以多樹(shù)種的、多層結(jié)構(gòu)的、與氣候帶相協(xié)調(diào)的混交林群落。

　　4.3　走興林治水之路
　　 治水之根在治山,治山之本在興林。經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次洪災(zāi)之后,人們逐漸認(rèn)識(shí)到,單純就治水而治水,忽視治山,忽視森林的作用,水是治理不好的。新中國(guó)建立以來(lái),國(guó)家水利建設(shè)投入了大量的財(cái)力物力,共修大小水庫(kù)8萬(wàn)余座,堤防20余萬(wàn)公里。如三門(mén)峽水庫(kù)是20世紀(jì)50年代建的大型工程,水庫(kù)設(shè)計(jì)77億m³,使用壽命50~70年。可是建成后僅5年,就被泥沙淤積庫(kù)容58.4%,年均損失2億元?？梢?jiàn),單靠水利工程設(shè)施雖可達(dá)到蓄水的目的,但阻擋不住泥沙的淤積。由于廣東省的區(qū)位條件,其自然和人為因素為水土流失提供了有利的方面,如果偏于治水,而忽視興林,其結(jié)果將導(dǎo)致大面積的水庫(kù)淤積,水資源環(huán)境將日趨惡化。因此,走興林治水之路是實(shí)現(xiàn)廣東省水資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

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TO ENHANCE THE DEVELOPMENT OF FORESTRY FOR
IMPROVEMENT OF WATER RESOURCES IN GUANGDONG

Yan Junhua¹　Qu Jiashu²　 Wei Qin³

　　
　　Abstract　The paper focuses on water resources in Guangdong province, the effects of forestry on improvement of environment are analyzed. A mathematical methods was established to estimate the benefits of three kinds of ecological forest in Guangdong province. The measures for improvement of water resources are raised, viz. preserving broad?leaves forest, reconstruct coniferous forest, and moving towards the way of controlling water by promoting forestry.
　　Key words　forestry, water resources, soil erosion, ecological forest

　　
　　1. South China Institute of Botany, Academia Sinica, Guangzhou, 510650; 2. Guangdong Forestry Department; 3. Southwest University of Agriculture.

　　廣東林業(yè)科技

　　2000年第16卷第2期